(57)【要約】  オフラインビジョン支援較正システムは、集積回路デバイスのハンドラに取り付け可能である底側ソケット組立体であって、穴グリッドアレイを含むソケットプレートを備えた底側ソケット組立体と、集積回路デバイスのハンドラに取り付け可能である上部コンタクタ組立体であって、ガイドプレート、ガイドプレートの下側表面に位置する複数の基準、上部コンタクタ接点アレイを含む接点ホルダプレート、およびガイドプレートに対して接点ホルダプレートを移動させるように構成されている複数の調整アクチュエータを備えた上部コンタクタ組立体と、底側に接点のアレイを備えた較正用治具であって、接点がソケットプレートの穴グリッドアレイと係合するようにソケットプレート内に配置されるように構成されている較正用治具とを有する。
2019526796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積回路デバイスのハンドラに取り付け可能である底側ソケット組立体であって、
穴グリッドアレイを備えているソケットプレート
を含む底側ソケット組立体と、
集積回路デバイスのハンドラに取り付け可能である上部コンタクタ組立体であって、
ガイドプレートと、
前記ガイドプレートの下側表面に位置する複数の基準と、
上部コンタクタ接点アレイを含む接点ホルダプレートと、
前記ガイドプレートに対して前記接点ホルダプレートを移動させるように構成された複数の調整アクチュエータと
を含む上部コンタクタ組立体と、
底側に接点のアレイを備える較正用治具であって、前記接点が前記ソケットプレートの前記穴グリッドアレイと係合するように前記ソケットプレート内に配置されるように構成された較正用治具と、
前記底側ソケット組立体を保持するように構成された底側ソケット組立体ホルダと、
前記上部コンタクタ組立体を保持するように構成された上部コンタクタ組立体ホルダと、
を有する、オフラインビジョン支援較正システム。
【請求項２】
前記底側ソケット組立体または前記上部コンタクタ組立体の一方は、複数の位置合わせピンを有し、
前記底側ソケット組立体または前記上部コンタクタ組立体の他方は、前記底側ソケット組立体の前記位置合わせピンと係合するように構成された複数のブッシュを有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記底側ソケット組立体は、前記ソケットプレートの上側表面に位置する複数の位置合わせピンをさらに有し、
前記上部コンタクタ組立体は、前記ガイドプレートの下側表面に位置する複数のブッシュをさらに有し、前記ブッシュは、前記底側ソケット組立体の前記位置合わせピンと係合するように構成されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記上部コンタクタ組立体は、前記ガイドプレートの下側表面に位置する複数の位置合わせピンをさらに有し、
前記底側ソケット組立体は、前記ソケットプレートの上側表面に位置する複数のブッシュをさらに有し、前記ブッシュは、前記上部コンタクタ組立体の前記位置合わせピンと係合するように構成されている、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
上向きのカメラと、
コントローラであって、
前記較正用治具が前記ソケットプレート中にある間、前記上部コンタクタ組立体ホルダに、前記上部コンタクタ組立体を前記位置合わせピンが前記ブッシュと係合させられる位置へ移動させ、
前記位置合わせピンが前記ブッシュと係合させられている間、前記上部コンタクタ組立体ホルダに、前記底側ソケット組立体から前記較正用治具をピックアップさせ、前記較正用治具を前記上向きのカメラの上方の位置へ移動させ、
前記上向きのカメラから前記上部コンタクタ組立体および較正用治具の底側の画像を受信し、
前記受信した画像に基づいて、前記第１のオフセットが、前記底側ソケット組立体の前記穴グリッドアレイと前記上部コンタクタ組立体の前記基準との間のオフセットを表す、前記較正用治具の接点の前記アレイと前記上部コンタクタ組立体の前記基準との間の第１のオフセットを決定するように構成されたコントローラと、をさらに有する、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記コントローラは、
前記較正用治具を用いていない前記上部コンタクタ組立体の前記底側の画像を前記上向きのカメラから受信し、
前記上部コンタクタ接点アレイと前記上部コンタクタ組立体の前記基準との間の第２のオフセットを決定し、
前記第１のオフセットと前記第２のオフセットとの間の差を計算することによって、前記上部コンタクタ接点アレイと前記穴グリッドアレイとの間の第３のオフセットを決定するようにさらに構成されている、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記穴グリッドアレイは、それぞれが移動可能なポゴピンを含む複数の穴を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記複数のブッシュは、第１のブッシュおよび第２のブッシュを有し、
前記第１のブッシュは、半円の固体片と、前記半円の固体片に対してそれぞれの位置合わせピンを基準とするように構成された第１の複数のばね付勢フィンガとを備え、
前記第２のブッシュは、半楕円の固体片と、前記半楕円の固体片に対してそれぞれの位置合わせピンを基準とするように構成された第２の複数のばね付勢フィンガとを備えている、請求項２に記載のシステム。
【請求項９】
前記複数の調整アクチュエータは、
前記接点ホルダプレートの第１の側部に沿った２つの位置に位置し、Ｘ方向に前記ガイドプレートに対して前記接点ホルダプレートを移動させるように構成された第１の調整アクチュエータおよび第２の調整アクチュエータと、
前記第１の側部に直交する前記接点ホルダプレートの第２の側部に沿った位置に位置し、Ｙ方向に前記ガイドプレートに対して前記接点ホルダプレートを移動させるように構成された第２の調整アクチュエータと
を有し、
前記第１、第２、および第３の調整アクチュエータは、前記ガイドプレートに対して前記接点ホルダプレートの角度位置を調整するようにさらに構成されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記上部コンタクタ組立体は、まず、
前記第１のアクチュエータの反対側に位置し、前記第１のアクチュエータに向かって前記接点ホルダプレートを付勢するように構成された第１のばねと、
前記第２のアクチュエータの反対側に位置し、前記第２のアクチュエータに向かって前記接点ホルダプレートを付勢するように構成された第２のばねと、
前記第３のアクチュエータの反対側に位置し、前記第３のアクチュエータに向かって前記接点ホルダプレートを付勢するように構成された第３のばねと、を有する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記上部コンタクタ接点アレイは、それぞれがポゴピンを含む複数の穴を備えたポゴアレイである、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記接点ホルダプレートは、前記接点ホルダプレートを下方から見た場合に、ポゴアレイの内側または外側に位置する追加のセットの穴をさらに備え、前記追加のセットの穴内の前記穴は、ポゴピンを収容しない、請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
オフラインビジョン支援較正を実行する方法であって、
前記方法は：
集積回路デバイスのハンドラに取り付け可能である底側ソケット組立体であって、
穴グリッドアレイを備えているソケットプレート
を含む底側ソケット組立体と、
集積回路デバイスのハンドラに取り付け可能である上部コンタクタ組立体であって、
ガイドプレートと、
前記ガイドプレートの下側表面に位置する複数の基準と、
上部コンタクタ接点アレイを含む接点ホルダプレートと、
前記ガイドプレートに対して前記接点ホルダプレートを移動させるように構成された複数の調整アクチュエータと
を含む上部コンタクタ組立体と、
底側に接点のアレイを備える較正用治具であって、前記接点が前記ソケットプレートの前記穴グリッドアレイと係合するように前記ソケットプレート内に配置されるように構成された較正用治具と、
前記底側ソケット組立体を保持するように構成された底側ソケット組立体ホルダと、
前記上部コンタクタ組立体を保持するように構成された上部コンタクタ組立体ホルダと、
上向きのカメラと、を有し、
前記底側ソケット組立体または前記上部コンタクタ組立体の一方は、複数の位置合わせピンを備え、前記底側ソケット組立体または前記上部コンタクタ組立体の他方は、前記底側ソケット組立体の前記位置合わせピンと係合するように構成された複数のブッシュを備えている、オフラインビジョン支援較正システムを提供することと；
前記較正用治具が前記ソケットプレート内にある間、前記上部コンタクタ組立体ホルダに、前記上部コンタクタ組立体を前記位置合わせピンが前記ブッシュと係合させられる位置へ移動させることと；
前記位置合わせピンが前記ブッシュと係合させられている間、前記上部コンタクタ組立体ホルダに、前記底側ソケット組立体から前記較正用治具をピックアップさせ、前記較正用治具を前記上向きのカメラの上方の位置へ移動させることと；
前記上向きのカメラから前記上部コンタクタ組立体および較正用治具の底側の画像を受信することと；
前記受信した画像に基づいて、前記底側ソケット組立体の前記穴グリッドアレイと前記上部コンタクタ組立体の前記基準との間のオフセットを表す、前記較正用治具の接点の前記アレイと前記上部コンタクタ組立体の前記基準との間の第１のオフセットを決定することと；を含む方法。
【請求項１４】
前記較正用治具を用いていない前記上部コンタクタ組立体の前記底側の画像を前記上向きのカメラから受信することと、
前記上部コンタクタ接点アレイと前記上部コンタクタ組立体の前記基準との間の第２のオフセットを決定することと、
前記第１のオフセットと前記第２のオフセットとの間の差を計算することによって、前記上部コンタクタ接点アレイと前記穴グリッドアレイとの間の第３のオフセットを決定することと、をさらに含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記複数のブッシュは、第１のブッシュおよび第２のブッシュを有し、
前記第１のブッシュは、半円の固体片と、前記半円の固体片に対してそれぞれの位置合わせピンを基準とするように構成された第１の複数のばね付勢フィンガとを有し、
前記第２のブッシュは、半楕円の固体片と、前記半楕円の固体片に対してそれぞれの位置合わせピンを基準とするように構成されている第２の複数のばね付勢フィンガとを有する、請求項１３に記載の方法。
【請求項１６】
ソケットとコンタクタの間のオフラインビジョンアライメントを実行するシステムであって、
穴グリッドアレイを有する底側ソック組立体を保持するように構成された底側ソケット組立体ホルダと、
底面に治具接点のアレイを有する較正用治具であって、前記治具接点は前記穴グリッドアレイの穴と係合するように構成されている較正用治具と、
コンタクタ接点のアレイおよび複数の基準を有する上部コンタクタ組立体を保持するように構成され、前記上部コンタクタ組立体に前記較正用治具を前記底側のソケット組立体からピックアップさせるように構成された上部コンタクタ組立体ホルダと、
上向きのカメラと、
コントローラであって、
前記上向きのカメラからデータを受信し、
前記較正用治具を保持している前記上部コンタクタ組立体の前記上向きのカメラによって撮られた画像に基づいて、前記穴グリッドアレイと前記コンタクタ基準との間の位置的なオフセットを決定し、
前記較正用治具を用いない前記上部コンタクタ組立体の前記上向きのカメラによって撮られた画像に基づいて、前記コンタクタ接点と前記コンタクタ基準との間の位置的なオフセットを決定し、
（ｉ）前記穴グリッドアレイと前記コンタクタ基準との間の決定された前記位置的なオフセットと、（ｉｉ）前記コンタクタ接点と前記コンタクタ基準との間の決定された前記位置的なオフセットとの差に基づいて、前記コンタクタ接点と前記ソケットの穴グリッドアレイとの間の位置的なオフセットを決定する
ように構成されたコントローラと、を有するシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１６年８月２６日に出願した米国仮出願第６２／３８０，３３０号の優先権を主張するものであり、その内容は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、集積回路（ＩＣ）デバイスのための検査機器の分野に関する。より詳細には、本開示は、集積回路デバイスのビジョンアライメントのためのオフラインビジョン支援方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
半導体デバイスは、一般的に、専用の処理機器を用いて検査される。処理機器は、不良品、およびそのようなデバイスの性能に関連した他の様々な特性を特定するために使用されてもよい。ほとんどの場合には、処理機器は、被検査デバイスを取り扱う機構を所有する。正確な検査を確実にするために、取り扱い機構は、様々な他の検査ツールおよび機器と被検査デバイスを正しく位置合わせすることができなければならない。デバイスの正しい位置合わせは、効率的な検査のために重要である。
【０００４】
様々なシステムが、検査、ソート、および他の機能のために、デバイスを位置決めおよび位置合わせするために使用される。一般に、位置合わせは、機械的な位置合わせシステムを用いて実現される。しかしながら、機械的な位置合わせは、ある製造範囲内で正確であるのにすぎず、精密な位置合わせ動作にとって理想的ではない。さらに、より精細なピッチを有している最新のデバイスは、機械的な位置合わせの代替として、光学的に支援された、すなわちビジョンアライメントの必要性の要因となっている。
【０００５】
本出願人に譲渡されている米国特許第７，８４２，９１２号は、複数のデバイスを受け入れるように構成されているガイド用のインサートを備えた１つまたは複数のグループ化された位置合わせプレートと、グループとしての複数のデバイスの位置オフセットを補正するように位置合わせプレートを作動させるように構成された３つのアクチュエータのグループとを含むビジョンアライメントシステムを記載する。デバイスとコンタクタ（ｃｏｎｔａｃｔｏｒ）との間の位置オフセットは、実行時間中にデバイスビューカメラによって決定されるとともに、較正時間中にコンタクタビューカメラによって決定される。ビジョンアライメントシステムは、デバイスを搬送するように構成されたピックアンドプレースハンドラも備える。他のビジョンアライメントシステムは、やはり本出願人に譲渡されている米国特許第７，５０６，４５１号および第８，１０６，３４９号に記載されている。これらの特許に記載されているシステムおよび方法では、ビジョン較正が、検査サイトで行われている。これらの特許の全部は、参照により全体として本明細書に組み込まれる。
【発明の概要】
【０００６】
上述の特許のシステムは、検査サイトでビジョンアライメントを実行するのに有効である。しかしながら、パッケージオンパッケージ（「ＰＯＰ」）デバイスなどの両面型のＩＣデバイス、すなわち、上側の接点と底側の接点の両方を有しているデバイスについては、検査サイト外の上部コンタクタと底部ソケットの間の位置合わせを実行できることが有利である。
【０００７】
本発明の実施形態は、オフラインビジョン支援較正ステーション、すなわち、検査サイトから離れて位置するビジョン支援較正システムを用いてビジョンアライメントを実行するシステムおよび方法を対象とする。
【０００８】
本明細書に開示されているシステムおよび方法は、両面型のＩＣデバイス、例えば、上側にファインピッチドットアレイを備え、底側に標準ピッチアレイを備えたＩＣデバイスを位置合わせするために使用される。上側のファインピッチは、典型的には０．３０ｍｍ以下であり、標準の底側のピッチは、０．３０ｍｍを超える。上側のコンタクタアレイは、ＩＣデバイスの上側のアレイを検査するために使用され、一方、底部ソケットアレイは、ＩＣデバイスの底側のアレイを検査するために使用される。ＩＣ上部のファインピッチのアレイを上側のコンタクタアレイに正確に位置合わせするために、実行時間のビジョンアライメントは、上側のＩＣのアレイを固定された上側のコンタクタアレイに物理的に位置合わせするために使用される。上下間のＩＣの位置合わせが厳しい許容範囲に保たれている場合、下部ＩＣアレイは、上部ＩＣアレイと位置合わせされていると仮定される。したがって、底部ソケットアレイは、上部コンタクタアレイに正確に位置合わせされなければならない。何らかの位置合わせ不良を取り除くために、オフラインビジョン支援較正ステーションが、上部接点アレイを底部ソケットアレイに位置合わせするために使用される。
【０００９】
一実施形態では、オフラインビジョン支援較正システムは：集積回路デバイスのハンドラに取り付け可能である底側ソケット組立体であって、穴グリッドアレイを備えているソケットプレートを有する底側ソケット組立体と；集積回路デバイスのハンドラに取り付け可能である上部コンタクタ組立体であって、ガイドプレート、ガイドプレートの下側表面に位置する複数の基準、上部コンタクタ接点アレイを備えている接点ホルダプレート、およびガイドプレートに対して接点ホルダプレートを移動させるように構成された複数の調整アクチュエータを備えている上部コンタクタ組立体と；底側に特大の接点のアレイを備えている較正用治具であって、特大の接点がソケットプレートの穴グリッドアレイと係合するようにソケットプレート内に配置されるように構成された較正用治具と；底側ソケット組立体を保持するように構成された底側ソケット組立体ホルダと；上部コンタクタ組立体を保持するように構成された上部コンタクタ組立体ホルダと、を含む。
【００１０】
システムの上述の態様および実施形態の任意の組合せと組み合わせ可能である本システムの一態様では、底側ソケット組立体または上部コンタクタ組立体の一方は、複数の位置合わせピンを備え、底側ソケット組立体または上部コンタクタ組立体の他方は、底側ソケット組立体の位置合わせピンと係合するように構成された複数のブッシュを備える。
【００１１】
システムの上述の態様および実施形態の任意の組合せと組み合わせ可能である本システムの一態様では、底側ソケット組立体は、ソケットプレートの上側表面に位置する複数の位置合わせピンをさらに備え、上部コンタクタ組立体は、ガイドプレートの下側表面に位置する複数のブッシュをさらに備えており、ブッシュは、底側ソケット組立体の位置合わせピンと係合するように構成されている。
【００１２】
システムの上述の態様および実施形態の任意の組合せと組み合わせ可能である本システムの一態様では、上部コンタクタ組立体は、ガイドプレートの下側表面に位置する複数の位置合わせピンをさらに備え、底側ソケット組立体は、ソケットプレートの上側表面に位置する複数のブッシュをさらに備えており、ブッシュは、上部コンタクタ組立体の位置合わせピンと係合するように構成されている。
【００１３】
システムの上述の態様および実施形態の任意の組合せと組み合わせ可能である本システムの一態様では、システムは、上向きのカメラと、コントローラであって、較正用治具がソケットプレート中にある間、上部コンタクタ組立体ホルダに、上部コンタクタ組立体を位置合わせピンがブッシュと係合させられる位置へ移動させ、位置合わせピンがブッシュと係合されている間、上部コンタクタ組立体ホルダに、底側ソケット組立体から較正用治具をピックアップさせるとともに、較正用治具を上向きのカメラの上方の位置へ移動させ、上向きのカメラから上部コンタクタ組立体および較正用治具の底側の画像を受信し、受信した画像に基づいて、底側ソケット組立体の穴グリッドアレイと上部コンタクタ組立体の基準との間のオフセットを表す、較正用治具の特大の接点のアレイと上部コンタクタ組立体の基準との間の第１のオフセットを決定するように構成されたコントローラと、をさらに含む。
システムの上述の態様および実施形態の任意の組合せと組み合わせ可能である本システムの一態様では、コントローラは、較正用治具を備えていない上部コンタクタ組立体の底側の画像を上向きのカメラから受信し、上部コンタクタ接点アレイと上部コンタクタ組立体の基準との間の第２のオフセットを受信し、第１のオフセットと第２のオフセットとの間の差を計算することによって上部コンタクタ接点アレイと穴グリッドアレイとの間の第３のオフセットを決定するようにさらに構成されている。
【００１４】
システムの上述の態様および実施形態の任意の組合せと組み合わせ可能である本システムの一態様では、穴グリッドアレイは、それぞれが移動可能なポゴピンを含む複数の穴を有する。
【００１５】
システムの上述の態様および実施形態の任意の組合せと組み合わせ可能である本システムの一態様では、複数のブッシュは、第１のブッシュおよび第２のブッシュを有し、第１のブッシュは、半円の固体片と、半円の固体片に対してそれぞれの位置合わせピンを基準とするように構成された第１の複数のばね付勢フィンガとを備え、第２のブッシュは、半楕円の固体片と、半楕円の固体片に対してそれぞれの位置合わせピンを基準とするように構成された第２の複数のばね付勢フィンガとを備える。
【００１６】
システムの上述の態様および実施形態の任意の組合せと組み合わせ可能である本システムの一態様では、複数の調整アクチュエータは、接点ホルダプレートの第１の側部に沿った２つの位置に位置し、Ｘ方向にガイドプレートに対して接点ホルダプレートを移動させるように構成された第１の調整アクチュエータおよび第２の調整アクチュエータと、第１の側部に直交する接点ホルダプレートの第２の側部に沿った位置に位置し、Ｙ方向にガイドプレートに対して接点ホルダプレートを移動させるように構成された第２の調整アクチュエータとを備え、第１、第２、および第３の調整アクチュエータは、ガイドプレートに対して接点ホルダプレートの角度位置を調整するようにさらに構成されている。
【００１７】
システムの上述の態様および実施形態の任意の組合せと組み合わせ可能である本システムの一態様では、上部コンタクタ組立体は、まず、第１のアクチュエータの反対側に位置し、第１のアクチュエータに向かって接点ホルダプレートを付勢するように構成された第１のばねと、第２のアクチュエータの反対側に位置し、第２のアクチュエータに向かって接点ホルダプレートを付勢するように構成された第２のばねと、第３のアクチュエータの反対側に位置し、第３のアクチュエータに向かって接点ホルダプレートを付勢するように構成された第３のばねと、を備えている。
【００１８】
システムの上述の態様および実施形態の任意の組合せと組み合わせ可能である本システムの一態様では、上部コンタクタ接点アレイは、それぞれがポゴピンを含む複数の穴を備えるポゴアレイである。
【００１９】
システムの上述の態様および実施形態の任意の組合せと組み合わせ可能である本システムの一態様では、接点ホルダプレートは、接点ホルダプレートの下方から見たとき、ポゴアレイの内側または外側に位置する追加のセットの穴をさらに備えており、追加のセットの穴内の穴は、ポゴピンを含まない。
【００２０】
別の実施形態では、オフラインビジョン支援較正を実行する方法は：集積回路デバイスのハンドラに取り付け可能である底側ソケット組立体であって、穴グリッドアレイを備えたソケットプレートを備える底側ソケット組立体と、集積回路デバイスのハンドラに取り付け可能である上部コンタクタ組立体であって、ガイドプレート、ガイドプレートの下側表面に位置する複数の基準、上部コンタクタ接点アレイを備える接点ホルダプレート、およびガイドプレートに対して接点ホルダプレートを移動させるように構成された複数の調整アクチュエータを備える上部コンタクタ組立体と、底側に特大の接点のアレイを備えた較正用治具であって、特大の接点がソケットプレートの穴グリッドアレイと係合するように、ソケットプレート内に配置されるように構成された較正用治具と、底側ソケット組立体を保持するように構成された底側ソケット組立体ホルダと、上部コンタクタ組立体を保持するように構成された上部コンタクタ組立体ホルダと、上向きのカメラと；を備え、底側ソケット組立体または上部コンタクタ組立体の一方は、複数の位置合わせピンを備え、底側ソケット組立体または上部コンタクタ組立体の他方は、底側ソケット組立体の位置合わせピンと係合するように構成された複数のブッシュを備えた、オフラインビジョン支援較正システムを提供することと；較正用治具がソケットプレート中にある間、上部コンタクタ組立体ホルダに、上部コンタクタ組立体を位置合わせピンがブッシュと係合させられる位置へ移動させることと；位置合わせピンがブッシュと係合させられている間、上部コンタクタ組立体ホルダに、底側ソケット組立体から較正用治具をピックアップさせ、較正用治具を上向きのカメラの上方の位置へ移動させることと；上向きのカメラから上部コンタクタ組立体および較正用治具の底側の画像を受信することと；受信した画像に基づいて、底側ソケット組立体の穴グリッドアレイと上部コンタクタ組立体の基準との間のオフセットを表す、較正用治具の特大の接点のアレイと上部コンタクタ組立体の基準との間の第１のオフセットを決定することと；を含む方法。
【００２１】
方法の上述の態様および実施形態の任意の組合せと組み合わせ可能である本システムの一態様では、方法は、較正用治具を用いていない上部コンタクタ組立体の底側の画像を上向きのカメラから受信することと、上部コンタクタ接点アレイと上部コンタクタ組立体の基準との間の第２のオフセットを決定することと、第１のオフセットと第２のオフセットとの間の差を計算することによって上部コンタクタ接点アレイと穴グリッドアレイとの間の第３のオフセットを決定することとをさらに含む。
【００２２】
システムの上述の態様および実施形態の任意の組合せと組み合わせ可能である本システムの一態様では、複数のブッシュは、第１のブッシュおよび第２のブッシュを備えており、第１のブッシュは、半円の固体片と、半円の固体片に対してそれぞれの位置合わせピンを基準とするように構成された第１の複数のばね付勢フィンガとを備え、第２のブッシュは、半楕円の固体片と、半楕円の固体片に対してそれぞれの位置合わせピンを基準とするように構成された第２の複数のばね付勢フィンガとを備える。
【００２３】
別の実施形態では、ソケットとコンタクタの間のオフラインビジョンアライメントを実行するシステムは、穴グリッドアレイを有するソケットを保持するように構成されたソケットホルダと；底面に治具接点のアレイを備える治具であって、治具接点は穴グリッドアレイの穴と係合するように構成された治具と；コンタクタ接点のアレイおよび少なくとも１つの基準を有するコンタクタを保持するように構成されており、コンタクタに、ソケットから治具をピックアップさせるように構成されたコンタクタホルダと；上向きカメラと；上向きカメラからデータを受信し、治具を保持しているコンタクタの上向きカメラによって撮られた画像に基づいて、ソケットの穴グリッドアレイと少なくとも１つのコンタクタ基準との間の位置オフセットを決定し、治具を用いないコンタクタの上向きカメラによって撮られた画像に基づいて、コンタクタ接点と少なくとも１つのコンタクタ基準との間の位置オフセットを決定し、（ｉ）ソケットの穴グリッドアレイと少なくとも１つのコンタクタ基準との間の決定された位置オフセットと（ｉｉ）コンタクタ接点と少なくとも１つのコンタクタ基準との間の決定された位置オフセットとの差に基づいて、コンタクタ接点とソケットの穴グリッドアレイとの間の位置オフセットを決定するように構成されたコントローラとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
本発明の実施形態を、添付図面を参照することによって説明する。
【００２５】
【図１】図１は、両面型のＩＣデバイスの上部斜視図である。
【図２】図２は、穴グリッドアレイ（「ＨＧＡ」）およびガイドピンを備える底部ソケットの上部斜視図である。
【図３】図３は、ゼロクリアランスブッシュおよび余分なポゴ穴を備える上部コンタクタの底面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、正しい元の位置を維持するための円形のブッシュの上部斜視図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、正しい角度位置を維持するための楕円形のブッシュの上部斜視図である。
【図５】図５は、オフラインビジョン支援較正ステーションの概略図である。
【００２６】
図面において、同じ参照番号は、同じ構造要素を示すために使用されることがある。図における描写は、概略的であり、原寸に比例しないことも理解されたい。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下の明細書において、限定ではなく説明の目的で、本発明の各実施形態の十分な理解を与えるために、詳細および説明が記載されている。しかしながら、本発明は、これらの詳細および説明から外れている他の実施形態において実施されてもよいことが当業者に明らかであろう。
【００２８】
両面型のＩＣデバイス
本明細書に開示されているようなシステムおよび方法の実施形態は、両面型のＩＣデバイス、例えば、上側にファインピッチドットアレイを備えるとともに底側に標準ピッチアレイを備えるＩＣデバイスを位置合わせするために使用されてもよい。上側のファインピッチは、典型的には０．３０ｍｍ未満であり、標準の底側のピッチは、０．３０ｍｍを超える。両面型のＩＣデバイスの一例は、図１に示されるデバイス１００である。図１に示される両面型のＩＣデバイス１００は、ＩＣ基板１０５を含むＰＯＰデバイスである。底側のアレイは、ＩＣ基板に取り付けられ、ボールグリッドアレイ（ＢＧＡ）１１５を形成する半田ボール１１０を有する。上側のＩＣのアレイは、ランドグリッドアレイ（ＬＧＡ：ｌａｎｄ  ｇｒｉｄ  ａｒｒａｙ）１２５を形成する平らな円形のパッド１２０を有するが、代替として、介在ＢＧＡ表面を有してもよい。
【００２９】
上側のコンタクタアレイは、ＩＣデバイスの上側のアレイ１２５を検査するために使用され、一方、底部ソケットアレイは、ＩＣデバイスの底側のアレイ１１５を検査するために使用される。
【００３０】
底側ソケット組立体
底側ソケット組立体２００の一例は、図２に示されている。ＨＧＡプレート２１５（ソケットプレートの一例）内に位置する穴グリッドアレイ（ＨＧＡ）２０５は、ＩＣのボールをソケット組立体２００内の接点ピンに位置合わせるために使用される。ＨＧＡ２０５内の各貫通穴２０７（または「ポゴ穴」）は、ポゴピン（図示せず）を有する。底部のソケット組立体２００には、上部コンタクタとの共通の局所座標系を確立するために使用される２つのピン２１０が存在する。この実施形態では、位置合わせピン２１０は、ＨＧＡプレート２１５の上側表面に位置し、ＨＧＡ２０５との関係において一定の位置にある。
【００３１】
上部の接触前に、ポゴピンの先端は、ＨＧＡ２０５の上面の下方で２個以上のＤＵＴ底部ボールの直径である。上部の接触中、ＨＧＡプレート２１５は、上部ＩＣ接点アレイ１２５がまず係合させられることを確実にするようにボール１１０に触れることなく底側のＩＣ基板１０５を係合し、したがって、底側に対して横方向の力は存在しない。上部の接触後、底部の接点は、ＩＣデバイス１００の底部にあるボール１１５に接触するまで底部のポゴピンを移動させることによって確立される。
【００３２】
較正時間中、各ＩＣの上部コンタクタは、対応する底側ソケット組立体２００に位置合わせされる。底側ソケット組立体２００は、オフライン較正ステーション内で、上側のコンタクタ組立体を用いて較正される。これらの整合ペアは、ＩＣデバイス検査のハンドラ内で使用できる。
上部コンタクタ組立体
【００３３】
図３に示されている上部コンタクタ組立体３００は、ガイドプレート３０５と、ポゴホルダプレート３１０とを有する。ポゴホルダプレート３１０（接点ホルダプレートの一例）は、ポゴピンが内部に位置する複数のポゴ穴３１２を備えており、ポゴのアレイ３１４（上部コンタクタ接点アレイの一例）を形成する。上部コンタクタ組立体３００は、第１の調整アクチュエータ３４０（Ｘ１調整アクチュエータ）と、第２の調整アクチュエータ３４５（Ｘ２調整アクチュエータ）と、第３の調整アクチュエータ３５０（Ｙ３調整アクチュエータ）とを備える。第１のアクチュエータ３４０の反対側に、第１のアクチュエータ３４０に向かってポゴホルダプレート３１０を付勢するように構成された第１のばね３４２がある。第２のアクチュエータ３４５の反対側に、第２のアクチュエータ３４５に向かってポゴホルダプレート３１０を付勢するように構成された第２のばね３４７がある。第３のアクチュエータ３５０の反対側に、第３のアクチュエータ３５０に向かってポゴホルダプレート３１０を付勢するように構成された第３のばね３５２がある。調整アクチュエータは、ガイドプレート３０５に対してポゴホルダプレート３１０を移動させるように構成される。したがって、ポゴホルダプレート３１０のＸ位置、Ｙ位置、および角度位置が調整可能である。以下にさらに詳細に述べるように、調整アクチュエータ３４０、３４５、３５０は、較正中、コンタクタポゴアレイ３１４とソケットＨＧＡ２０５との間のオフセットを所定の許容可能な公差範囲内に補正するのに使用されてもよい。較正後、ポゴホルダプレート３１０は、ガイドプレート３０５に関してロックされる。
【００３４】
コンタクタは、較正中に治具を保持するため、および検査中に半導体デバイスを保持するために、真空を供給するように構成された真空ポート３６５を備える。
【００３５】
各上部コンタクタは、２つのゼロクリアランスブッシュ３１５、３２０も有する。図４Ａに示されている第１のブッシュ３１５は、ピン−ブッシュ係合局所座標系の原点を決定するための半円の固体片３１５ａを含む。図４Ｂに示されている他方のブッシュ３２０は、ピン−ブッシュ局所座標の角度を決定するために使用される半楕円の固体片３２０ａを有する。両ブッシュは、半円の固体片３１５ａおよび半楕円の固体片３２０ａに対してピン２１０を基準とするために、ばね付勢フィンガ３１５ｂ、３２０ｂを有する。ブッシュ３１５、３２０は、ビジョン撮像用の良好な照明のコントラストを有していないため、基準３２５が、ガイドプレート３０５上のピン−ブッシュ局所座標の関係を表すために使用される。ピン−ブッシュ係合が繰り返し可能である限り、基準とブッシュの距離は、測定される必要がない。
【００３６】
各上部コンタクタポゴアレイプレート３１０は、余分の内側または外側セットの穴３３０を有している。余分な穴３３０は、製造工程を単純にするために、ポゴ穴３１２と同じ寸法公差および位置決め公差を有する。余分な穴３３０は、ポゴアレイの位置を特定するために優れたコントラストを与える。
【００３７】
上部コンタクタ組立体３００は、底側ソケット組立体２００および上部コンタクタ組立体３００の較正されたセットをトラックし続けるのを助けるために、底側ソケット組立体２００上の対応する識別タグに整合され得る識別タグ３６０を備えている。
【００３８】
オフラインビジョンで支援された較正ステーション
ＩＣ上部ファインピッチのアレイ１２５を上側のコンタクタアレイ３１４に正確に位置合わせするために、実行時間ビジョンアライメントが、上側のＩＣのアレイ１２５を固定された上側のコンタクタアレイ３１４に物理的に位置合わせするように使用される。実行時間ビジョンアライメントは、ＩＣデバイスハンドラの検査箇所で実行される。上下間のＩＣの位置合わせが、厳しい許容範囲に保たれている場合、下部ＩＣアレイ１１５は、上部ＩＣアレイ１２５と位置合わせされていると仮定される。したがって、底部ソケットアレイ２０５は、上部コンタクタアレイ３１４に正確に位置合わせされなければならない。何らかの位置合わせ不良を取り除くために、図５に示されているオフラインビジョン支援較正ステーションは、上部接点アレイ３１４を底部ソケットアレイ２０５に位置合わせする（すなわち、底部ソケットアレイ２０５に対して上部接点アレイ３１４を較正する）のに使用される。「オフライン」によって、それが意味するものは、ビジョン支援較正ステーションがＩＣデバイスハンドラの検査箇所から離れたところに位置し、較正はＩＣデバイス検査が開始される前に行われるということである。
【００３９】
特大の接点を備える較正用治具５００が、較正に使用される。この例では、較正用治具はＢＧＡ治具５００であり、特大のボール５０５（例えば、特大の半田ボール）を有しているＢＧＡ５０３がビジョン支援較正に使用される。本出願では、「特大の接点」または「特大のボール」という語句は、接点およびボールが、底側ソケット組立体２００および上部コンタクタ組立体３００を用いて検査される典型的なＩＣデバイスの接点およびボールのサイズよりも大きいサイズを有することを意味する。例えば、ＢＧＡ治具５００のボール５０５のサイズは、ポゴ穴２０７よりもわずかに大きくてもよい。ＢＧＡ治具５００は、ボール５０５がＨＧＡ２０５のポゴ穴２０７に嵌め込まれるのを確実にするためにＨＧＡ２０５に手動で配置される。較正中、手動で配置したＢＧＡ治具５００は、真空を用いて上部コンタクタ組立体３００によってピックアップされる。ＨＧＡ２０５の位置は、上部コンタクタ基準座標系内のＢＧＡ治具５００の位置によって表される。
【００４０】
ビジョン支援較正ステーションは、較正プロセスで支援するために使用される上向きカメラ（「ＵＬＣ」）５１０を備える。ビジョン支援較正ステーションは、底側ソケット組立体２００を保持するように構成された底部ソケット組立体ホルダ５１５と、上部コンタクタ組立体３００を保持するように構成された上部コンタクタ組立体ホルダ５２０とをさらに備える。
【００４１】
ビジョン支援較正手順の間、底側ソケット組立体２００は、底側ソケット組立体ホルダ５１５内に取り付けられる。上部コンタクタ組立体３００は、上部コンタクタ組立体ホルダ５２０上に取り付けられる。ＢＧＡ治具５００は、ボール５０５が穴２０７と係合するように、ソケットＨＧＡ２０５内に手動で配置される。位置合わせピン２１０がコンタクタブッシュ３１５、３２０に係合しながら、プロセッサおよびメモリを有するコントローラ５５０は、上部コンタクタ組立体３００に、真空を用いて、ＢＧＡ治具５００をピックアップさせる。次いで、コントローラは、上部コンタクタ組立体３００に、ＢＧＡ治具５００をＵＬＣ５１０の上方の位置へ移動させる。コントローラ５５０によって制御されるとき、図５に示されているように、ＵＬＣ５１０は、ＢＧＡ治具５００を保持する上部コンタクタ組立体３００の底側の画像を捉えて取り込む。コントローラ５５０は、ＵＬＣ５１０からデータ（例えば、イメージデータ）を受信し、ＢＧＡ５０３とコンタクタ基準３２５との間のオフセットを決定する。ＨＧＡ２０５とコンタクタ基準３２５との間のオフセットは、上部コンタクタ基準座標系内でＢＧＡ治具５００の位置を特定することによって決定されてもよい。より具体的には、ＢＧＡ５０３は、ＨＧＡ２０５と位置合わせされたので、上部コンタクタ組立体３００のゼロクリアランスブッシュ３１５、３２０は、底側ソケット組立体２００の位置合わせピン２１０と位置合わせされており、ＢＧＡ５０３とコンタクタ基準３２５との間のオフセットは、ＨＧＡ２０５とコンタクタ基準３２５との間のオフセットを決定するために使用できる（そして、実際には、これを表すおよび／またはこれに均等である）。ＨＧＡ２０５とコンタクタ基準３２５との間のオフセットは、ビジョン支援補正のために保存される。
【００４２】
上記の較正手順が完了した後、ＢＧＡ治具５００は取り除かれ、ビジョン支援補正手順が実行される。ＵＬＣ５１０は、上部コンタクタ組立体３００を直接捉える。コントローラ５５０は、ＵＬＣ５１０からデータを受信し、そのデータを使用してコンタクタポゴアレイ３１４とコンタクタ基準３２５との間のオフセットを決定する。次いで、コントローラ５５０は、（ｉ）コンタクタポゴアレイ３１４とコンタクタ基準３２５との間のオフセットと、（ｉｉ）ＨＧＡ２０５とコンタクタ基準３２５との間の予め決定されたオフセットとの差を計算することによって、コンタクタポゴアレイ３１４とソケットＨＧＡ２０５との間のオフセットを決定する。Ｘ１、Ｘ２、Ｙ３の調整アクチュエータ３４０、３４５、３５０は、コンタクタポゴアレイ３１４とソケットＨＧＡ２０５との間のオフセットを所定の許容可能な公差範囲内に補正するために使用される。較正後、ポゴホルダプレート３１０は、ガイドプレート３０５に関してロックされる。次いで、上部コンタクタ組立体３００と底側ソケット組立体２００の両方は、実行時間の使用の間、ＩＣデバイス検査ハンドラに取り付けられる。
【００４３】
代替の実施形態では、コンタクタブッシュ３２０、３２５は、コンタクタピンに変更することができ、ソケットピン２１０は、ソケットブッシュに変更することができる。
【００４４】
効果
オフラインビジョン支援較正は、機械的な公差の累積により、底部ソケットの位置に整合する上部コンタクタを検出するために使用することができる。オフラインビジョン支援調整は、上部コンタクタと底部ソケットの位置との間の累積した機械的な誤差を補正するために使用することができる。機械的な公差の累積を補正することによって、より小さいピッチの接点が達成可能である。
【００４５】
オフラインビジョン支援較正は、底部ソケットが上部コンタクタの位置に整合するのを確実にするために、機械的な厳しい許容範囲の使用に勝る利点をもたらす。機械的な厳しい許容範囲が使用される場合、整合に関する全ての部品が、非常に厳しい許容範囲を有さなければならない。とても多くの部品が整合に関連しているので、製造性が低下し、コストが増大する。整合のためにオフラインビジョン支援較正を使用すると、機械的な誤差は、較正により除外される。したがって、厳しい機械的な公差は要求されない。
【００４６】
オフラインビジョン支援較正は、ＩＣ検査用のハンドラの検査箇所における較正に勝る利点をもたらす。ＩＣ検査ハンドラの検査箇所は、通常、非常に密集している。較正のための調整を行うための空間がほとんどない。ゼロクリアランスのピン−ブッシュ係合は、上部コンタクタと底部ソケットの整合のための局所座標を定める。オフライン空間は、機械内の空間よりもずっと大きい。オフライン較正を用いた検出を、機械内のビジョン較正よりもより正確で繰り返し可能なものにさせるために、より良い照明を有することも可能である。正確性および繰返し性のための複数のビジョン検出および調整が、マシン内較正よりもオフライン較正を用いてより容易に実行され得る。さらに、マシン内較正は、貴重な運転時間を使用するが、オフライン較正は、大部分の作業をオフラインにすることにより、運転時間を節約する。さらに、トラブルシューティングが、オフラインビジョン支援較正ステーションにおいて検査箇所におけるものよりも容易に実行される。最後に、マシン内較正は、コストを増大させる機械ごとに複数のカメラおよび調整機構を必要としてもよい。カメラおよび照明を備えているオフライン較正ステーションは、多くのハンドラ上の多くの検査箇所について繰り返し使用できるので、コストを削減することができる。
【００４７】
前述の実施形態の説明は、例示および説明のために示されたものである。前述の説明は、網羅的とすることも、本発明の各実施形態を開示された精確な形態に限定することも意図されておらず、修正例および変形例が、上記の教示に鑑みて可能であり、様々な実施形態の実施から得られ得る。本明細書中に開示された実施形態は、当業者が様々な実施形態においておよび考えられる特定の用途に適しているような様々な修正形態とともに本発明を利用することを可能にするために、様々な実施形態の原理および性質、ならびにその実際的な応用を説明するために選択および説明された。本明細書中に記載された実施形態の特徴は、方法、装置、モジュール、システム、およびコンピュータプログラム製品の可能な組合せの全てにおいて組み合わされてもよい。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【国際調査報告】
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